Le réseau de transport relie les entités logiques du réseau. Il assure la transmission des données du plan de contrôle et du plan utilisateur entre deux fonctions réseaux conformément aux spécifications des protocoles de l’interface correspondante.
Le réseau de transport 5G est divisé en 3 segments illustrés sur la figure 1-11. Le backhaul est la liaison entre le CU et le cœur du réseau (5GC). Il est généralement implémenté à l’aide des technologies de transport optique à très haut débit de type WDM (Wavelength Division Multiplexing). Il est prévu que des débits allant jusqu’à 400 Gbit/s soient possibles sur des distances pouvant atteindre 200 km pour la liaison backhaul avec support de l’architecture point à multipoints [17].
Figure 1-11. Réseau de transport 5G [17]
Au niveau du NG-RAN, le transport est composé de deux segments : le midhaul entre le CU et le DU et le fronthaul entre le DU et le RU. Selon le déploiement adopté par l’opérateur, on peut avoir l’un ou l’autre des segments ou les deux simultanément. La liaison midhaul transporte les données de l’interface F1 qui correspond au point de séparation de haut niveau (HLSP). C’est une liaison IP/Ethernet qui doit supporter des débits allant jusqu’à 100 Gbit/s sur des distances de 0 à 40 km. Pour la liaison fronthaul, le 3GPP continue à étudier les options proposées par les différents consortiums. Le tableau 1-5 présente les principales propositions avancées pour le fronthaul 5G.
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Tableau 1.5. Technologies de transport proposées pour le fronthaul 5G.
Technologie Définition
CPRI (Pulic Common Radio Interface) Transport du signal RF numérique sur support optique.
Technologie propriétaire et très exigeante en débit. Fronthaul LTE.
eCPRI (enhanced CPRI)
Amélioration de la technologie CPRI pour transmission sur le réseau Ethernet. Réduction considérable des débits. Normalisation en cours.
xRAN Fronthaul Interface Utilise le format eCPRI sur IP. Rajoute des améliorations à
l’interopérabilité entre le plan utilisateur et le plan de contrôle.
TSN (Time Sensitive Networking)
IEEE 802.1CM est le standard en cours d’étude. Supporte des répartitions HLS et PLS dynamiques. Supporte une synchronisation temporelle robuste.
ARoF (Analog Radio over Fiber) Transport du signal RF sur fibre optique. Moins de contraintes sur
le débit puisque tout le traitement se fait au DU.
Malgré la tendance qui, privilégie les options xRAN et TSN, la radio-sur-fibre offre une alternative aux opérateurs pour un déploiement plus flexible des unités distantes. Cette configuration suggère un nouveau point de séparation de bas niveau au-delà de l’option 8 qu’on pourra appeler Intra-RF. Dans ce cas, la génération du signal RF se fera au niveau du DU et le RU abritera uniquement le dispositif de génération/détection optique couplé aux antennes.
Conclusion
La phase 2 des travaux de normalisation de la 5G a fixé les spécifications techniques de base permettant aux constructeurs de lancer la production. Cependant, les organismes de standardisation ont veillé à ce qu’une grande marge de manouvre soit disponible aux opérateurs pour le choix de l’architecture, du mode de déploiement et des technologies de transport une alternative d’évolution et d’optimisation des coûts. Le fronthaul est parmi les segments sur lesquels les études sont toujours en cours afin de trouver un compromis entre complexité et performance. Toutes les options sont encore ouvertes pour le choix de la technologie appropriée. L’un des critères sur lesquels se baseront les opérateurs pour déterminer leur choix de technologie de transport est la réutilisation des infrastructures de transport existantes. Les opérateurs ayant fait des investissements considérables dans le déploiement de réseaux optiques ODN (Optical Dstribution Networks) ou FTTH (Fiber-To-The-Home) opteront certainement pour la réutilisation de ces ressources pour les liaisons fronthaul. La radio sur fibre (RoF, Radio-over-Fiber), qui constitue un moyen très performant pour le transport de signaux radio sur fibre optique, reste donc un choix intéressant qui permet, en outre, de centraliser les traitements radio au niveau du DU/CU allégeant ainsi les contraintes en termes de débits et de synchronisation.
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Les différentes architectures RoF, les composants photoniques utilisés dans ces liaisons, la modélisation et les outils d’évaluation des performances des liaisons RoF seront présentées en détail dans le chapitre suivant.
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Références
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[2] Ericsson, “Ericsson mobility report – 2018 Q4 update”, 2019 [Online]. Available:
www.ericsson.com/mobility-report. Accessed on: March. 13, 2019.
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[11] L. Ma, X. Wen, L. Wang, Z. Lu and R. Knopp, "An SDN/NFV based framework for management and deployment of service based 5G core network," in China Communications, vol. 15, no. 10, pp. 86-98, Oct. 2018.
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[13] NGMN, “5G white paper”, NGMN white paper, 2015. Available:
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[14] ITU, “Transport network support of IMT-2020/5G”, ITU technical Report, 2018. Available: https://www.itu.int/pub/T-TUT-HOME-2018-2/fr. Accessed on: Apr. 18, 2019. [15] L. M. P. Larsen, A. Checko and H. L. Christiansen, "A Survey of the Functional Splits Proposed for 5G Mobile Crosshaul Networks," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 1, pp. 146-172, 2019.
[16] Release 15 Description; Summary of Rel-15 Work Items (Release 15), 3GPP Technical Specification Group Services and System Aspects, TR 21.915, V1.0.0, Mar. 2019 [Online]. Available: https://www.3gpp.org/DynaReport/status-report.htm. Accessed on: Apr. 08, 2019.
[17] Fujitsu, “New transport network architectures for 5G RAN”, Fujitsu white paper, 2018. Available: https://www.fujitsu.com/us/Images/New-Transport-Network-Architectures-for-5G-RAN.pdf. Accessed on: Apr. 22, 2019.
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Radio-sur-Fibre pour le transport de signaux radio
Radio-sur-Fibre pour le
transport de signaux radio
Introduction
Depuis leur apparition en 1960, les systèmes de communications optiques étaient principalement utilisés pour le transport de signaux numériques en bande de base. Différentes techniques de multiplexage ont été mises en place pour améliorer les capacités du support optique transportant ces signaux dans les réseaux d’accès. Des technologies comme le SDH (Synchronous Digital Hierarchy) et le WDM (Wavelength Division Multiplexing) ont permis d’acheminer du très haut débit sur de très longues distances y compris des liaisons sous-marines. En même temps, l’usage du support optique dans les réseaux locaux d’entreprises s’est développé pour supporter les nouveaux standard LAN de type 10G et 100G Ethernet.
L’emploi extensif des technologies de transport optique a été encouragé par les avancées accomplies dans le domaine de l’optoélectronique. Ces avancées ont permis de fournir des
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composants électroniques et photoniques de très hautes performances qui ont rendu possible la génération, le transport et la réception de signaux numériques à très haut débit sur la fibre.
Les deux dernières décennies ont vu l’émergence d’une nouvelle forme de transmission de données optique appelée radio sur fibre (RoF, Radio over Fiber). C’est l’une des principales applications de la photonique microonde (MWP, Microwave-Photonics) considérée comme le fruit d’un jumelage réussi entre le domaine de la photonique et celui des systèmes radiofréquences de type microondes.
Ce chapitre présente le concept de la radio sur fibre et ses applications, le principe de fonctionnement des composants photoniques de ces liaisons et les différentes architectures des systèmes à liaisons RoF. La fin du chapitre est consacrée à la modélisation par circuits équivalents des composants photoniques et les outils d’analyse de ces systèmes.